Frage:
Instabiler Aufwärtswandler mit kurzen Stromverbrauchsausbrüchen
bostoncommon
2013-09-11 02:33:10 UTC
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Ich entwerfe einen Aufwärtswandler, der eine 9-V-Batterie auf etwa 10,5 V auflädt. Das Ziel besteht darin, 10,5 V trotz der V_in-Verringerung aufgrund der Batteriedissipation aufrechtzuerhalten, z. Boosten Sie 6V auf 10,5V. Dieser Aufwärtswandler funktioniert hervorragend unter konstanten Lasten, z. B. wenn ich einen Widerstand von V_out nach GND einbinde. Das Problem tritt auf, wenn ich es an die gewünschte Last anschließe, bei der es sich um ein Mobilfunkmodem handelt. Dieses Modem verbraucht für den normalen Betrieb etwa 100 mA, springt jedoch beim Senden jeweils 500 ms lang auf etwa 1,2 mA. Dies führt zu einer massiven Welligkeit (wirklich einem Abfall) meiner Ausgangsspannung auf nur V_in. Der minimale Eingang zum Modem beträgt 8 V, bevor es heruntergefahren wird, sodass diese Wellen das Modem häufig neu starten.

Nachfolgend finden Sie meinen Schaltplan und das Board-Design mit dem Boostungswandler-IC LM2731. Boost Converter Schematic Boost Converter Board Design

Ich habe verschiedene Induktivitäten (10 uH, 22 uH und 33 uH) ausprobiert und alle liefern das gleiche Ergebnis. Ich habe auch die keramischen Ausgangskondensatoren mit nur einer geringfügigen Erhöhung der Stabilität erhöht. Zum Spaß habe ich einen 1000-uF-Elektrolit zwischen V_out und GND ausprobiert, der dazu beitrug, das Modem eingeschaltet zu halten, aber dennoch Wellen in der Größenordnung von 1 bis 2 V ergab, die ich auf den Bereich von mehreren hundert mV reduzieren möchte.

Hat jemand einen Einblick, wie man Wellen mit kurzen Ziehstößen reduziert?

Zwei antworten:
#1
+7
Andy aka
2013-09-11 12:59:25 UTC
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Sehen Sie sich die Spezifikation für das Gerät an. Es gibt zwei Arten; Einer schaltet auf 1,6 MHz und der andere auf 600 kHz. Nehmen wir an, nur um den Leuten das Lesen dieser Antwort zu erleichtern, schaltet sie mit 1 MHz.

Wie viel Energie kann sie den Induktor aufladen - wieder hat die Spezifikation die Antwort - der maximale Arbeitszyklus ist (im Durchschnitt) zwischen den beiden Geräten) ungefähr 90%.

Aus mathematischen Gründen nennen wir es 1 \ $ \ mu s \ $ (90% der 1-MHz-Periode sind immer noch ungefähr 1 \ $ \ mu s \ $ ).

\ $ E = L \ frac {di} {dt} \ $ und dies bedeutet \ $ di = dt \ frac {E} {L} \ $

di ist wie viel Strom nimmt der Induktor auf, wenn die maximale Einschaltdauer erreicht ist (1us). Wenn E = 9 V und L = 33 \ $ \ mu \ $ H, dann

di = \ $ 1 \ mu s \ times \ frac {9} {33e ^ {- 6}} = 273mA \ $.

Wird dieser Strom das Modem versorgen, wenn es 1,2 A benötigt? Nein

Was ist, wenn der Induktor auf (sagen wir) 4,7 uH abgesenkt wurde? Der Strom wäre 9 / 4,7, was ungefähr 2 A entspricht. Der interne FET ist jedoch nur mit 1,8 A bewertet. Es sieht also so aus, als müssten Sie ein Teil mit mehr Muskeln finden.

BEARBEITEN unter der Annahme eines besseren Umschalters und 1,7 \ $ \ mu H \ $ Induktor (aufgrund eines Fehlers überarbeitet)

Die Leistungsanforderung beträgt ca. 13 W, und wenn der Umschalter mit einer Rate von 1 MHz schaltet, bedeutet dies eine Energieübertragung pro \ $ \ mu \ $ s von 13 \ $ \ mu \ $ J. Wenn wir wissen, dass diese Energie von der Induktivität stammt, können wir den Spitzenstrom in der Induktivität und ihren Arbeitszyklus berechnen.

Die Energie in der Induktivität ist = \ $ \ frac {LI ^ 2} {2} \ daher \ $ Spitze Strom ist \ $ \ sqrt {\ frac {2 \ times 13e ^ {- 6}} {1.7e ^ {- 6}}} \ $, was gerade mal 4A entspricht. Die Topologie dieses Umschalttyps bedeutet jedoch, dass der Induktor nur benötigt wird, um genügend Energie zu übertragen, um den Ausgangspegel über den Eingangsspannungspegel anzuheben. Mit anderen Worten, die ersten 6 V sind gegeben.

Die von der Last benötigte Leistung (über dem 6-V-Pegel) beträgt \ $ 1,2A \ mal (10,5-6) V = 5,4 W \ $, und dies bedeutet, dass der "Ladestrom" des Induktors 2,52 A beträgt.

Wie lange wird der Induktor "aufgeladen"?

V = \ $ L \ frac {di} {dt} \ $ - wir kennen V (mindestens 6 V), L (1,7 uH) und di (2,52 A), daher ist dt \ $ \ frac {1,7e ^ { -6} \ times 2.52} {6} \ $ = 0.714us oder ein Zoll von 71,4% und dies scheint vernünftig.

Interessant, ich habe es noch nie mit Ihrer Methode betrachtet. Ich werde den [LT3579] (http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/35791f.pdf) ausprobieren, der einen 6A-Schalter hat. Nach den Berechnungen, die ich (aus den Formeln auf Seite 13 des Datenblattes) durchgeführt habe, sollte ich bei 1 MHz und 6 V bis 12 V Ausgang ~ 1,7 µH verwenden, was mir einen maximalen Ausgang von ~ 2,4 A ergibt.
@jonr ist komplexer als nur der Stromvergleich. Abschnitt zu meiner Antwort hinzugefügt. Hoffe du hast die Bearbeitung nicht gelesen bevor ich sie repariert habe !!!
Ich habe es gelesen und einige Teile für meine nächste Iteration des Designs bestellt. Zum Glück habe ich Teile für eine 1.0µH und 1.7µH Version bestellt :). Wenn morgen alles gut geht, sollte ich einen funktionierenden Aufwärtswandler haben und werde meinen neuen Schaltplan und mein Feedback veröffentlichen.
@jonr - viel Glück damit, Alter und Entschuldigung für das Cock-up - Ich dachte an "Flyback-Konverter" und habe mir die Drähte gekreuzt. Ja, und der LT3579 ist ein cooler Chip, da fast alles, was LT produziert, in der Nähe ist.
Ich habe es mit dem LT3579 und einem 1.8uH versucht und es war schlimmer. Noch größere Tropfen und sie waren länger. Ich bin mir nicht sicher, was ich jetzt tun soll.
@jonr Vielleicht werfen Sie eine neue Frage darüber auf, was Sie mit der neuen Schaltung gemacht haben, und veröffentlichen Sie eine Schaltung. Praktisch jedes Mal, wenn wir etwas Problematisches haben, das aus der Tür verschickt werden muss, kommt eine Zeit, in der ich keine Ahnung habe, was ich als nächstes tun soll, und das erleben Sie. Vertraue darauf, dass es gelöst wird - soweit ich mich erinnere, sieht es nach dem richtigen Chip für den Job aus.
Gepostet: http://electronics.stackexchange.com/questions/82212/boost-converter-unstable-with-rapid-current-changes
#2
+3
Dave Tweed
2013-09-11 03:03:49 UTC
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Sie verlangen einfach zu viel von diesem bestimmten Chip. Sein Schaltstrom ist intern auf etwas in der Größenordnung von 1,8 A begrenzt (oder weniger, abhängig von Arbeitszyklus, Temperatur usw.). Als Faustregel gilt, dass der Schaltstrom bis zu 2-mal so hoch sein kann wie der durchschnittliche Laststrom. Wenn Sie 1,2 A ziehen, muss der Schalter mindestens 2,5 A verarbeiten können.

Hmmm, vielleicht überschreite ich den maximalen Strom und er schneidet sich selbst aus? Ich schaue jetzt auf den LMR61428, der eine viel höhere Stromstärke hat.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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